DE1202005B

DE1202005B - Verfahren zum Elektroraffinieren von Nickel

Info

Publication number: DE1202005B
Application number: DEJ27340A
Authority: DE
Inventors: Burton Bower Knapp
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1964-01-17
Filing date: 1965-01-15
Publication date: 1965-09-30
Also published as: FR1421004A; GB1021711A; FI44489B; BE658393A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C22d

Deutsche Kl.: 40 c-1/14

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1202005
J27340VI a/40c
15. Januar 1965
30. September 1965

Das zur Zeit allgemein angewendete Verfahren zum Raffinieren von Nickel besteht darin, das Metall kathodisch auf dünnen Ausgangsblechen niederzuschlagen und auf diese Weise große Kathodenplatten zu bilden. Das niedergeschlagene Nickel 5 haftet untrennbar an den Ausgangsblechen, die somit einen intregierenden Bestandteil der fertigen Platten darstellen. Dieses Verfahren hat zwei Nachteile. Einmal muß für jede herzustellende Kathodenplatte ein neues Ausgangsblech in einer getrennten Operation hergestellt werden. Zum anderen sind die Kathodenplatten, bestimmt durch die Abmessungen der elektrolytischen Zelle, in der das Verfahren durchgeführt wird, für viele Zwecke zu groß, so daß die Platten vor ihrem Gebrauch zerteilt werden müssen. Da die Platten im allgemeinen 10 bis 12,5 mm dick und 600 X 900 mm groß sind, sind dazu schwere Scheren notwendig.

Um diesen letzteren Nachteil zu vermeiden, schlägt die britische Patentschrift 740 581 vor, auf beiden Seiten der Ausgangsbleche eine oder mehrere Linien

oder Streifen aus nichtleitendem Material vorzusehen, -

wobei die Linien auf der einen Seite an den gleichen

Stellen liegen, wie an der anderen Seite, um auf diese nach der Erfindung wichtig, daß der Nickelnieder-Weise in den fertigen Platten geschwächte Linien 25 schlag nur halbhaftend ist. Damit ist gemeint, daß oder Streifen, d. h. Sollbruchstellen, zu bilden. Nach
wie vor ist jedoch der Aufwand zum Zerbrechen der
ganzen Platte in kleinere Stücke recht beträchtlich.
Außerdem ist auch hier für jede Platte ein neues
Ausgangsblech nötig.

Erfindungsgemäß wird beim Elektroraffinieren von Nickel als Formkörper — in der weiteren Beschreibung kurz »Former« genannt —, der als Kathode geschaltet wird, ein biegsames Metallblech verwendet, auf dessen Oberfläche elektrisch leitende Inseln durch untereinander verbundene Linien oder Streifen aus nichtleitendem Material definiert sind. Auf diesen Inseln wird in beträchtlicher Dicke Nickel halbhaftend elektrolytisch niedergeschlagen, und Verfahren zum Elektroraffinieren von Nickel

Anmelder:

International Nickel Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Als Erfinder benannt:

Burton Bower Knapp, Allendale, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1964
(338 309)

der Niederschlag an dem Former während des Niederschlagprozesses haften bleibt, danach jedoch durch Anwendung mechanischer Mittel abgetrennt werden kann. Dieser Gesichtspunkt muß bei der Auswahl des Materials für den Former beachtet werden. Vorzugsweise wird für den Former eine Nickel-Chrom- oder Nickel-Chrom-Eisen-Legierung verwendet, die 8 bis 30°/o Chrom, mindestens 8% Nickel und bis zu 74% Eisen enthält, beispielsweise nichtrostender Stahl vom Typ 18-8. Statt dessen kann gewalztes oder durch elektrolytisches Präzisionsformen gewonnenes Nickel benutzt werden, sofern dessen Oberfläche zunächst passiviert wird, beispielsweise durch Eintauchen in eine wäßrige Lö-

zwar aus einem Bad, das eine gewisse Menge eines 40 sung von 0,1 bis 1 g Dichromat pro Liter für die

Spannungsreduzierenden Mittels enthält, das die Wirkung hat, die innere Spannung in dem Niederschlag niedrig zu halten. Nach Herausnehmen des mit Nickel elektrolytisch überzogenen Formers aus Dauer von etwa einer Minute und anschließendes Waschen in Wasser. Diese Behandlung kann auch auf Former aus Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen angewendet werden und trägt zur

dem Bad wird das niedergeschlagene Nickel einfach 45 Verlängerung der Lebensdauer bei. durch Biegen des Formers abgelöst. Durch geeignete Der Former muß so dick sein, daß er die nötige

Wahl der Größe der elektrisch leitenden Inseln wird auf diese Weise das Nickel in Stücken von jeder gewünschten Größe erhalten, wobei die Former wieder verwendbar bleiben.

Im Gegensatz zum üblichen Elektroraffinieren, wie

es oben beschrieben wurde, ist es für das Verfahren Festigkeit aufweist, aber auch hinreichend dünn, um leicht biegbar zu sein. Gut brauchbare Dicken liegen zwischen 0,5 und 1 mm.

Das Material zwischen den Inseln kann aus irgendeinem elektrisch nichtleitenden Stoff, wie Farbe, Firnis, Lack, Band od. dgl., bestehen, das an der

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Oberfläche des Formers haftet und mit dem Elektroraffinierbad verträglich ist. Zu geeigneten Stoffen gehören auch solche auf Kunststoff- oder Gummibasis, beispielsweise Äthoxylin-Kunstharze, Polyäthylen oder die Acrylharze. Das nichtleitende Material kann auf einer flächig gestalteten Seite des Formers angebracht werden. Bevorzugt wird jedoch eine Oberfläche, die mit einem System hohlgeprägter, untereinander verbundener Linien oder Streifen versehen ist, also Sicken darstellen, welche mit den nichtleitenden Stoffen gefüllt oder überzogen werden und zugleich den Former mechanisch versteifen. Hohlgeprägte Bleche dieser Art werden zweckmäßig durch elektrolytisches Präzisionsformen hergestellt, beispielsweise aus Nickel. Der Former kann dann mit besonderem Vorteil aus zwei derartig hohlgeprägten Blechen zusammengesetzt werden, die mit ihren Rückseiten aneinanderliegen, so daß das Nickel gleichzeitig auf beiden Seiten niedergeschlagen werden kann.

Die Linien oder Streifen aus nichtleitendem Material sind vorzugsweise mindestens so breit, wie das niederzuschlagende Metall dick ist, und zwar zwecks Herabsetzung der Tendenz der auf benachbarten Inseln sich bildenden Nickelniederschläge, die Lücken zu überbrücken und aneinanderzuhaften.

Es ist auch wichtig, daß das Nickel in einem Zustand niedriger innerer Spannung niedergeschlagen wird. Ein Niederschlag mit hoher innerer Spannung, wie er in einem üblichen Watts-Bad erzeugt wird, in welchem normalerweise Niederschläge mit einer inneren Spannung von etwa 1400 kg/cm² entstehen, hat die Tendenz, sich von dem Former abzulösen, bevor die gewünschte Dicke erreicht ist, eine Tendenz, die mit der Größe der Inseln zunimmt. Je niedriger die innere Spannung ist, um so größer können die Inseln gewählt werden, auf denen das Nickel niedergeschlagen wird. Die Badzusammensetzung muß daher mit der Größe der Inseln in Beziehung gebracht werden, so daß die Spannung im Niederschlag genügend niedrig ist, um zu verhindern, daß die Trennung stattfindet, bevor der Niederschlag auf die gewünschte Dicke gewachsen ist. Es empfiehlt sich, dafür zu sorgen, daß die Spannung nicht größer wird als 350 kg/cm². Dann ist es möglich, auf Inseln von 25 cm² Niederschläge von 6 bis 10 mm Dicke zu bilden. Derart niedrige Spannungen im Niederschlag können dadurch erhalten werden, daß dem Elektrolyten 0,05 bis 0,5 g/l einer aromatischen Sulfoverbindung beigegeben werden, beispielsweise p-Toluol-Sulfonamid, Benzoldisulfonsäure, Naphthalintrisulfonsäure oder Saccharin. Dabei kann als Elektrolyt irgendeines der Bäder verwendet werden, wie sie üblicherweise zum Elektroraffinieren benutzt werden, beispielsweise ein Sulfatbad, ein Sulfatchloridbad, ein Chloridbad, ein Sulfamatbad, ein Sulfatsulfamatbad oder ein Chloridsulfamatbad.

Der Prozeß des galvanischen Niederschlags wird fortgesetzt, bis das Nickel in der gewünschten, meist beträchtlichen Dicke niedergeschlagen ist. Allgemein kann gesagt werden, daß die Dicke mindestens 1,5 mm beträgt und bis zu einem Höchstwert steigen kann, der vom Niveau der inneren mechanischen Spannung und von der Größe der Inseln abhängt und jedenfalls 12,5 mm oder sogar mehr betragen kann.

Um den Niederschlag zu entfernen, braucht der Former nur in irgend geeigneter Weise gebogen zu werden, beispielsweise, in dem man ihn zwischen Gummiwalzen durchlaufen läßt. Sind die Linien oder Streifen aus nichtleitendem Material breit genug, so löst sich der Niederschlag in seine einzelnen Inseln, wenn er vom Former entfernt wird. In jedem Falle sind aber die Stücke leicht voneinander zu trennen.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur weiteren

Erläuterung der Erfindung.

ίο Beispiel 1

Ein als Kathode zu verwendender Former von flacher Gestalt aus nichtrostendem Stahl von 0,8 mm Dicke wurde mit untereinander verbundenen Linien oder Streifen aus Galvanisierband versehen, die mindestens 3 mm breit waren. Diese Linien teilten die Flächen in elektrisch leitende Inseln in der Form von Quadraten mit 6 und 12 mm Kantenlänge auf der einen Seite und in Form von Kreisflächen von 6, 9 und 12 mm Durchmesser auf der anderen Seite auf. Nach Entfetten wurde der Former mit Nickel bis zu einer Dicke von 3 mm auf beiden Seiten galvanisiert, und zwar bei einer Stromdichte von 0,022 A/cm² und einer Temperatur von 66° C in einem wäßrigen Bad, das zum Elektroraffinieren von Nickel geeignet ist. Dieses Bad hatte einen pH-Wert von 4 und enthielt

Nickel (als Sulfat) 60 g/I

Chlorid (als Nickelchlorid) 10 g/l

Chlorid (als Natriumchlorid) 40 g/l

Borsäure 20 g/l

p-Toluclsulfonamid 0,2 g/l

Benetzungsmittel (Natriumlaurylsulfat) 0,2 g/l

Als die aus dem Bad herausgenommenen galvanisierten Former gebogen wurden, trennte sich der Nickelbelag in Form einzelner Stücke ab.

Ein anderer flacher Former aus nichtrostendem Stahl von 0,8 mm Dicke wurde auf beiden Seiten mittels Linien oder Streifen aus nichtleitendem, 6 mm breitem Band in quadratische Inseln von 12 mm Kantenlänge aufgeteilt. Auf dem so vorbereiteten Former wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 Nickel niedergeschlagen, jedoch bis zu einer Dicke von 4,5 mm auf jeder Seite. Bei dieser Dicke wurden die Linien oder Streifen aus nichtleitendem Band von dem Nickel überbrückt. Der galvanisierte Former wurde aus dem Bad herausgenommen und zwecks Entfernung des Niederschlages gebogen. Der Niederschlag konnte dann sofort längs den ursprünglichen Linien aus nichtleitendem Band, die auf dem Former angebracht waren, einfach durch Fallenlassen auf einen Zementboden gebrochen werden.

Die Niederschläge, die in den beiden Beispielen erzeugt wurden, hatten eine innere Zugspannung von 70 kg/cm² und waren glatt und weiß.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in einer gegebenen Zelle zum Elektroraffinieren kann mit höherer Stromdichte gearbeitet werden als beim üblichen Verfahren mit Ausgangsblechen, um auf diese Weise die durch das nichtleitende Material entstandene Verminderung in der Kathodenfläche und entsprechend der Niederschlagskapazität auszugleichen.

Durch die Verwendung von schwefelhaltigen spannungsvermindernden Bestandteilen, z. B. p-To-

luolsulfonamid, in dem Elektroraffinierbad, wie es der Erfindung entspricht, entstehen in dem Niederschlag kleine Mengen von Schwefel, beispielsweise 0,015 bis 0,05%. Die erhaltenen Stücke eignen sich besonders gut zur Verwendung als Überzugsmaterial 5 bei der Herstellung von Nickelüberzügen, beispielsweise in Titankörben, da sie hochaktiv sind, gleichförmig korrodieren und sich mit zunehmender Korrosion gleichmäßig in dem Korb absetzen, so daß das Festhängen, die Brückenbildung und die Bildung von Löchern in dem Nickelmaterial innerhalb des Korbes auf ein geringes Maß herabgesetzt oder völlig vermieden werden.

Claims

Patentansprüche: *5

1. Verfahren zum Elektroraffulleren von Nickel durch elektrolytisches Niederschlagen von Nickel in beträchtlicher Dicke auf elektrisch leitenden Inseln, die durch untereinander verbun- so dene Linien oder Streifen aus nichtleitendem Material auf der Oberfläche eines als Kathode geschalteten Formkörpers aus Blech gebildet werden, gekennzeichnet durch die Verwendung eines biegsamen Formkörpers, auf dem das Nickel halbhaftend und mit niedriger innerer Spannung niedergeschlagen wird, worauf das niedergeschlagene Nickel durch Biegen des Formkörpers außerhalb des Bades abgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Formkörpers aus passiviertem Nickel oder einer Nickel-Chrom-Legierung oder einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtleitende Material auf untereinander verbundene Linien oder Streifen aufgebracht wird, die sickenartig auf der einen Seite des Formkörpers eingeprägt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien oder Streifen aus nichtleitendem Material mindestens so breit sind, wie der zu erzeugende Nickelniederschlag dick ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Bades, das 0,05 bis 0,5 g einer aromatischen Sulfoverbindung pro Liter enthält.